丹参(Salvia miltiorrhiza) 为唇形科鼠尾草属多年生草本植物,它的根是我国传统中药,始载于《神农本草经》,在我国沿用已久。丹参中含有二类活性成分:脂溶性二萜类化合物(丹参酮I、丹参酮ⅡA、隐丹参酮等)和水溶性酚酸类化合物(丹酚酸A、丹酚酸B、紫草酸、迷迭香酸、原儿茶醛、丹参素等)[1]。现代药理研究发现,丹参具有抗过敏[2,3]、抗肿瘤[4,5]、抗动脉粥样硬化、防治脑血栓[6]、保护肝脏和肾脏免受损伤[7,8]等药理作用,临床用途十分广泛。其中的丹参素是成药丹参滴丸中的主要活性成分,具有耐缺氧、扩张冠状动脉、增加冠脉流量、抑制凝血和促进纤溶作用,是丹参治疗冠心病的主要成分,现已进入美国FDA II期临床研究。但是,丹参生长周期长,有效成分在原植物根中含量低,在传统的栽培模式下又面临着品质严重退化等问题,这些问题已经成为丹参药材产业化发展和走向国际市场的瓶颈,在短时间内大量繁殖有效成分含量高且无污染的绿色丹参原料药就丹参资源开发与利用的当务之急。
发根培养初始于80年代,是基因工程和细胞工程相结合的一项新技术,它常被作为生物反应器,进行次生代谢产物的生产。发根农杆菌是一类宿主范围广泛的革兰氏阴性土壤杆菌。发根农杆菌在侵染植物后,能够诱导植物产生大量高度分支的不定根,通常称为发根(hairy roots)[9,10]。发根农杆菌侵染植物所产生的发根具有生长速度快、分化程度高、生理生化和遗传性稳定、易于进行操作控制等特点,可在离体培养条件下表现出次生代谢产物的合成能力,某些产物的产量甚至高于正常植物及悬浮细胞。可见,利用毛状根培养生产植物次生代谢产物具有极大的生产潜力[11,12]。发根培养体系是将发根农杆菌的Ri 质粒中含有的T-DNA 转化到植物细胞的T-DNA 上,使植物细胞诱导产生发根。这种由发根农杆菌感染药用植物形成的发根培养体系已经逐步发展成为颇具潜力的培养系统。目前,国内围绕丹参发根培养体系的研究工作已有一些成果[13,14],但是关于丹参毛状根诱导的最佳条件尚无明确的说法。本实验旨在对影响丹参发根产生的多种因素进行比较研究,以确定培养体系中的各项条件。
本实验以发根农杆菌C58C1,A4,R1601为试验菌株;叶片和叶柄为外植体;菌液浓度OD600值设定为0.2,0.4,0.6,0.8和1.0,以1/2MS为空白对照;共培养时间设置为0d,1d,2d,3d,4d和6d;外植体在菌液中的浸泡时间设置为10min,20min,30min和40min;乙酰丁香酮(AS)的浓度(mol/L)设置为25,200,400,800。以研究不同因素对丹参发根转化频率的影响,并用PCR对诱导出的发根进行阳性鉴定。
实验流程:
1.预培养
剪取丹参不同组织部位的无菌外植体,接种到预培养MS培养基(添加适量乙酰丁香酮AS)上,25℃暗培养2d。
2.菌株活化
2.1 无菌条件下,用接种针挑取保存的含空载体PCAMBIA1302的发根农杆菌C58C1菌液,在添加卡那霉素(100mg/L),利福平(100mg/L)的固体LB培养基上划线培养并保存。
2.2 在平板上挑取单斑接种于10ml添加含以上抗生素的LB液体培养基中,200rpm,28℃振荡培养过夜,菌液浓度OD600值为0.8左右。
2.3 侵染前,室温下4000rpm离心10min,弃上清液。菌体用1/2MS(添加适量乙酰丁香酮AS)液体培养基悬浮,使菌液OD600=0.4左右,之后继续28℃振荡(100rpm)培养2h。
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